機組熱態啟動再熱器保護喪失機組跳閘解析

鄭建林 葛成巍

（1.國網能源新疆準東煤電有限公司，新疆 奇臺831800；2.神華浙江國華浙能發電有限公司，浙江 寧海 315612）

神華集團某發電公司一期工程建設2×660MW超超臨界燃煤發電機組。 三大主機均由上海電氣集團供給，汽輪機采用的是上汽引進西門子技術生產的660MW超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機（型號：N660-25/600/600）。該汽輪機設置兩個高壓主汽門和兩個高壓調門、兩個中壓主汽門及兩個中壓調門和一個過載補汽閥，機組采用全周進汽，沒有調節級，第一級采用斜置噴嘴。汽輪機具有八級非調整回熱抽汽，設有三臺高壓加熱器、一臺除氧器、四臺低壓加熱器和一臺疏水冷卻器。汽輪機的額定轉速為3000 r/min。機組設置一套容量為40%的高壓和低壓兩級串聯汽輪機旁路系統用以機組的啟動。

1 異常發生經過及處理過程

機組運行期間，發生了一起非停事件。用電切換完畢。18：22發現機組負荷下降較快，立即檢查運行設備及參數，發現中調門由8.7%關閉至0，18：25爐MFT，大聯鎖動作，機組跳閘，首出“再熱器保護喪失”。檢查MFT動作聯鎖正常，汽輪機轉速惰走情況正常。

參數變化與操作記錄：

18：02，#1機組并網，快速升負荷至46MW，燃料量由并網前66噸升至70噸，后繼續加燃料至80噸，主汽壓力由并網前11.7MPa緩慢升高，主汽溫度由并網前564℃開始升高，分離器過熱度并網前1.8℃，并網后緩慢升高，省煤器入口給水量在此過程中一直維持在800-850噸（啟動循環泵運行），電泵再循環已經全關，電泵流量在并網時為508噸，機側中調門開度并網帶46MW負荷時為4.6%，隨負荷升高該門開度逐漸開大，18：04逐漸開至8.4%，負荷81MW，低旁并網前開度42%，并網后逐漸開始關閉，18：04關至0，高排溫度并網時

圖1

事件經過：

#1機組經過檢修于2月6日18：02并網，事故前，#1機組負荷102.8MW，TF 方式；給煤量 75t／h；主蒸汽壓力 12.7MPa；主蒸汽溫度562.5℃；再熱蒸汽壓力2.73MPa；再熱器溫度551℃；雙引、雙送、雙一次風機運行，爐水循環泵運行，1A／1B磨煤機運行，微油投入；電泵運行；給水壓力 16.4MPa，給水流量 610t／h；省煤器入口流量 821t／h，廠456℃，并網后該溫度逐步下降，18：04降至415℃后開始回升，18：04再熱汽熱段壓力由并網時的1.7MPa升至2.2MPa，18：10，負荷最高升至 168MW。 18：07主汽壓力升高至 12.2MPa，18：08升至 12.76MPa，18：10 升至 13.2MPa，后保持穩定，18：09，操作減燃料 5 噸，18：10 再次減燃料5噸，兩次共計減燃料10噸，電泵出力，18：09升至489噸，18：10 升至 535 噸，最高升至 574 噸，負荷 18：10 開始下降，18：12，降至134MW，隨后負荷有幾次小范圍升高，中調門開度隨負荷變化而變化，主汽壓力13.1MPa，再熱熱段壓力2.7MPa，18：13主汽溫度由576℃ 開 始 緩 慢 下 降 ，18：16 負 荷 降 至 123MW，18：19， 負 荷 降 至104MW，18：20，負荷降至102MW，隨后2分鐘內負荷下降速度較快至停機，而18：21-18：22增加燃煤量5噸至75噸，電泵電流最大加至429A后穩定在408A。

直接原因：中調門由8.7%關閉至0，再熱器干燒保護動作，造成機組跳閘。

2 高排溫度控制器原理解析

關于中壓調門關閉，DEH內部邏輯是這樣設置的，在機組啟動過程中,由于高壓缸進汽量的減少,導致高壓缸未幾級葉片在高速旋轉下摩擦產生的高溫得不到有效的冷卻,葉片可能產生超出許用范圍的熱應力和差脹,為此DEH專門設置了高排溫度限制調節器,通過限制中調門的開度來增加高壓缸的進汽量,從而避免高壓缸長葉片區域的蒸汽溫度超過最大許可值。

高排溫度限制調節器是一個PI調節器.DEH用高壓缸（12級后）的蒸汽溫度MAA50CT015/016/017表示長葉片溫度；用高壓內缸壁溫MAA50CT011/012/013代表高壓轉子溫度,轉子溫度和葉片溫度的溫差再乘以－1作為調節器的輸入偏差.調節器的輸出值經雙向限幅,調節器的輸出YHATR始終大于零,送至進汽設定值形成功能頁OSB。當葉片溫度升高,偏差增大,限制調節器的輸出YHATR為正。OSB在送給中壓調門的指令中減去YHATR,從而關小中壓調門,達到增加高壓缸進汽的目的。而且OM 上的HP EXT TEMP CTRL ACT[HATRIE]燈亮.高壓葉片和轉子的溫差為負時,由于調節器輸出限幅的作用,YHATR＝0,不對中調門進行限制。

在以下情況下,高排溫度限制調節器處于跟蹤狀態,保持當前值。

1）限壓方式下（GDE）,主汽壓力調節器有效FDPRIE；

2）汽輪機啟動裝置有效TABIE,即TAB起作用時；

3）高排溫度限制調節器無效。

高拍溫度控制器的輸出YHATR值等于零,或者運行人員在OM手動退出調節器的投入子環都將使高排溫度限制調節器無效。此時OM上的HP EXT TEMP CTRL ACT[HATRIE]燈不亮,YHATR值強制為0。

葉片溫度與轉子溫度的差值△還用于高排溫度保護：

△＞-15,報警,關高調門切高壓缸,開高排通風閥；△＞-10,警告；△＞0,ETS動作,汽輪機跳閘。

高壓缸切除后,只有機組負荷大于100MW且高壓葉片溫度小于515℃兩個條件都滿足,自動投入SGC OPEN HP－TURB的程控,恢復高壓缸進汽運行。

下圖為高壓轉子溫度與高壓葉片溫度的限制曲線：

圖2

3 熱態啟動失敗原因分析

根本原因在于對極熱態啟動工況風險評估不到位，沒有意識到由于給水流量不足將會導致短時間不能迅速帶負荷，使高排末級溫度升高，造成中壓調門按照邏輯關閉，最終導致再熱器斷汽保護動作停機。具體分析如下：

1）負荷最大到168MW，是因為關閉低旁后，再熱器內汽量進入中壓缸做功形成，而非機組參數所能帶實際負荷，操作中對此考慮不周，而在負荷開始下降時，對負荷變化的關注不夠，另外并網后關旁路的時間比較靠前，從此次事故過程的參數曲線看，在本次沖車參數的前提下，保證130MW以上負荷，低旁關閉，也能保證高排溫度不升高，以后的操作中，應在能夠保證負荷的前提下，即燃料和給水均能滿足轉入干態時運行的要求，再關閉低旁。

2）高排溫度逐步升高，是幾個原因綜合而成，第一，負荷下降，使高壓缸進汽量下降；第二，低旁關閉后，不能保證負荷變化時高壓缸的通流量，可能造成負荷下降。高壓缸進汽量下降，中調門關小，高壓缸進汽量下降，高排溫度升高，這是個惡性循環；第三，汽泵未及時并泵，電泵出力574噸電流408A，已經接近電泵額定最大出力，而在此負荷和升負荷過程中，電泵流量和鍋爐蒸發量不匹配。此次教訓告訴我們熱態和極熱態啟動，必須保證一臺汽泵3000r/min旋轉備用，最好并入汽泵運行，以便隨時增加給水。

3）關于在熱態啟動時，負荷和參數的調整，煤與水的調整是保證關鍵，當值班員發現主汽壓力升高且主汽溫度升高時，應采取加水的方法，而此操作中加水滯后，減煤在前，雖然保證了主汽參數，但造成了負荷的下降。

4）熱態沖車參數的選擇，在保證過熱度的前提下，應盡量降低沖車參數，以增加汽輪機進汽量，降低高壓缸末級葉片的鼓風造成的葉片溫度和高排溫度升高的影響。

5）對DEH內部細小邏輯存在普遍認識不足的問題。見微知著，一定要對邏輯狠下功夫，把邏輯吃懂吃透。

［1］邯峰發電廠2×660MW機組《儀控培訓教材》[Z].

［2］華電望亭電廠DEH調試報告[R].

［3］神華國華寧海B廠DEH設備資料[Z].

［4］華能玉環電廠運行規程[S].